CN104890463A - 一种采用半独立斜置板簧的汽车双前桥结构 - Google Patents

Abstract

一种采用半独立斜置板簧的汽车双前桥结构，该结构包括车架、第一前桥、第二前桥和转向系统。两个前桥均包括半独立斜置板簧悬架、半轴和梯形转向机构；半独立斜置板簧悬架包括四片斜置板簧，第一片与第四片斜置板簧关于半轴对称，第二片与第三片斜置板簧关于半轴对称；第一片、第四片斜置板簧所确定的纵向对称面的交线与第二片、第三片斜置板簧所确定的纵向对称面的交线彼此平行或共线；本发明中采用半独立斜置板簧悬架的双前桥结构，有效避免了一侧车轮的上下跳动对另一侧车轮的影响，提高了整体车辆的操作稳定性和行驶平顺性，同时提高了双前桥的最大转角范围，有利于提高整车低速机动灵活性。

Description

一种采用半独立斜置板簧的汽车双前桥结构

技术领域

本发明涉及汽车悬架与转向系统，特别涉及采用半独立悬架系统的双前桥结构创新，属于汽车工程领域。

背景技术

悬架是保证车轮(或车桥)与车架(或车身)之间具有弹性连接并能够传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车在行驶过程中车身位置等有关装置的总称。

一般的商用车双前桥结构均采用非独立板簧悬架与多连杆转向系统，由于非独立板簧悬架两侧车轮通过硬轴连接，使得两侧车轮跳动时相互干涉，导致整车操纵稳定性和行驶平顺性较差；同时为了保证较大的承载中心距，车架与车轮的侧向距离限制了车轮的最大转角，使得汽车的低速灵活性较差。

半独立或独立悬架能够有效避免两侧车轮之间的相互影响。提高了车辆的操作稳定性和形式平顺性。中国专利文献(公开号CN104175824A和CN103963590A)公开了一种半独立钢板悬架，该悬架采用斜置板簧的布置方式，具有改善车轮定位参数和增大承载中心距的特点。但是上述专利技术涉及的悬架板簧为多片复合板簧，且板簧与转向节之间允许相对运动，在车轮跳动过程中容易导致板簧与转向节磨损严重，极端载荷下甚至可能出现车轮侧向脱落的事故。

发明内容

本发明的目的是针对传统采用非独立板簧悬架导致两侧车轮跳动相互影响且车轮最大转角受限，以及已有技术所涉及的半独立板簧悬架可靠性和承载能力差的问题，提供一种采用断开式半轴和斜置板簧的半独立悬架结构，保证车辆的可靠性和承载能力，增大承载中心距，减小车轮定位参数变化量，同时减小轮胎的异常磨损，提高整车抗侧倾能力，且与转向系统结合形成一种半独立斜置板簧双前桥结构。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种采用半独立斜置板簧悬架的汽车双前桥结构，该结构包括车架、第一前桥、第二前桥和转向系统；所述第一前桥包括车架两侧的半独立板簧悬架、第一前桥左半轴、第一前桥右半轴以及第一梯形转向机构；所述第二前桥包括车架两侧的半独立板簧悬架、第二前桥左半轴、第二前桥右半轴以及第二梯形转向机构；所述的第一梯形转向机构包括第一前桥左侧转向节、第一前桥右侧转向节和第四连杆；所述的第二梯形转向机构包括第二前桥左侧转向节、第二前桥右侧转向节和第五连杆；每个半独立板簧悬架包括板簧、车桥连接构件、车轮和车架连接构件；半轴靠近车轮一端与车桥连接构件固结，另一端通过第一销轴与车架连接，车架连接构件固定于车架上；

其特征在于：所述板簧包括四片斜置板簧，即第一片斜置板簧、第二片斜置板簧、第三片斜置板簧和第四片斜置板簧；每片斜置板簧一端与车架连接构件连接，另一端与车桥连接构件连接；所述第一片斜置板簧与第四片斜置板簧关于半轴对称，第二片斜置板簧与第三片斜置板簧关于半轴对称；第一片斜置板簧、第四片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的交线与第二片斜置板簧、第三片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的交线彼此平行或者共线；第一片斜置板簧与第四片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的夹角范围为60°～120°，第二片斜置板簧与第三片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的夹角范围为60°～120°。

优选的，第一片斜置板簧与第四片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的夹角为90°，第二片斜置板簧与第三片斜置板簧所确定的纵向对称中心面的夹角为90°。

本发明的又一技术特征还在于：第一前桥左半轴与车架的铰接点位置和第一前桥右半轴与车架的铰接点位置关于车架纵向对称中心面对称，第二前桥左半轴与车架的铰接点位置和第二前桥右半轴与车架的铰接点位置关于车架的纵向对称平面对称。

本发明的技术特征还在于：半轴通过销轴与断开式半轴连接，断开式半轴与车桥连接构件固结。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：相对于整体式车桥，本发明中采用的半独立斜置板簧悬架，有效避免了一侧车轮的上下跳动对另一侧车轮的影响，提高了整体车辆的操作稳定性和行驶平顺性，同时提高了双前桥的最大转角范围，有利于提高整车低速机动灵活性。同时半轴与车架和板簧连接，保证了悬架系统的安全可靠性，提高了承载能力。较现有技术(CN104175824A和CN103963590A)所涉及的半独立板簧悬架，本发明中半独立悬架同时与半轴连接，不仅能够提高悬架整体刚度，改善车轮定位参数，而且能够大幅增加悬架系统的承载能力和可靠性；同时所述板簧为单片板簧，能够降低加工、装配工艺难度，减少生产成本，且板簧两端均通过螺栓固定，避免了CN104175824A和CN103963590A中板簧与转向节的活动连接方式，能够确保悬架系统的可靠性

附图说明

图1是本发明涉及的双前桥结构示意图。

图2是转向系统结构示意图。

图3是悬架及转向连杆机构结构示意图。

图4是断开式半轴与车架连接的结构示意图。

图5是断开式半轴与车架连接的剖面示意图。

图6是断开式半轴与车桥连接构件结构示意图。

图7是另一种连接形式的半轴与车架连接结构示意图。

图8是断开式半轴与车桥连接构件的另一种结构示意图。

图9a是车轮向左转向示意图。

图9b是车轮向右转向示意图。

图中：A—第一前桥，B—第二前桥，C—转向杆系，1—方向盘，2—转向器，3—第一摆杆，4—第一连杆，5a—第一片斜置板簧，5b—第二片斜置板簧，5c—第三片斜置板簧，5d—第四片斜置板簧，6—第二连杆，7—第三连杆，8—车架连接构件，9a—第一前桥左侧转向节，9b—第一前桥右侧转向节，9c—第二前桥左侧转向节，9d—第二前桥右侧转向节，10—车轮，11—车桥连接构件，12—第四连杆，13—车架，14—第一销轴，15—半轴，15a—第一前桥左半轴，15b—第一前桥右半轴，15c—第二前桥左半轴，15d—第二前桥右半轴，16—第二摆杆，17—第五连杆，18—销钉，19—橡胶衬套，20—断开式半轴，21—第二销轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构、原理及具体实施方式作进一步的说明。

图1为本发明提供的双前桥结构的整体示意图，该汽车双前桥结构包括车架13、转向系统、第一前桥和第二前桥。所述转向系统包括方向盘1、转向器2和转向连杆机构，所述第一前桥包括第一前桥左半轴15a、第一前桥右半轴15b、车架13两侧的板簧悬架和第一梯形转向机构；所述第二前桥包括第二前桥左半轴15c、第二前桥右半轴15d、车架13两侧的板簧悬架和第二梯形转向机构；所述的第一梯形转向机构包括第一前桥左侧转向节9a、第一前桥右侧转向节9b和第四连杆12；所述的第二梯形转向机构包括第二前桥左侧转向节9c、第二前桥右侧转向节9d和第五连杆17。

所述第一前桥中第一前桥左半轴15a和第一前桥右半轴15b一端均通过销轴连接在车架13上，另一端通过板簧悬架连接在车架13上，每个板簧悬架结构包括四片斜置板簧，每片板簧一端通过螺栓和车架连接构件8连接，另一端通过螺栓和车桥连接构件11连接，车架连接构件8通过螺栓连接在车架13上，车桥连接构件11则焊接于半轴15上，从而实现了半轴15和车架13的连接。第一前桥左半轴15a通过销钉和第一前桥左侧转向节9a连接，第一前桥右半轴15b通过销钉和第一前桥右侧转向节9b连接，两个转向节均通过轴承轮毂单元和车轮连接。第一前桥左侧转向节9a和第一前桥右侧转向节9b均通过球头与第四连杆12铰接，实现第一前桥两侧车轮的同时转向功能。

所述四片斜置板簧，即第一片斜置板簧5a、第二片斜置板簧5b、第三片斜置板簧5c和第四片斜置板簧5d；所述第一片斜置板簧5a与第四片斜置板簧5d关于半轴对称，第二片斜置板簧5b与第三片斜置板簧5c关于半轴对称；第一片斜置板簧5a、第四片斜置板簧5d所确定的纵向对称中心面的交线与第二片斜置板簧5b、第三片斜置板簧5c所确定的纵向对称中心面的交线彼此平行或者共线。

所述的第一片斜置板簧5a与第四片斜置板簧5d所确定的纵向对称中心面的夹角范围为60°～120°，第二片斜置板簧5b与第三片斜置板簧5c所确定的纵向对称中心面的夹角范围为60°～120°；优选地，第一片斜置板簧5a与第四片斜置板簧5d所确定的纵向对称中心面的夹角为90°，第二片斜置板簧5b与第三片斜置板簧5c所确定的纵向对称中心面的夹角为90°，该布置方案充分利用了车辆的有限空间，同时也能够使得斜置板簧悬架具有较好的刚度和强度。

第二前桥和第一前桥组成结构相似，包括第二前桥左半轴15c、第二前桥右半轴15d、车架13两侧的斜置板簧悬架和第二梯形转向机构，其连接形式和第一前桥一致。

第一前桥左半轴15a与车架铰接点位置和第一前桥右半轴15b与车架铰接点位置关于车架纵向对称平面对称，第二前桥左半轴15c与车架铰接点位置和第二前桥右半轴15d与车架铰接点位置关于车架的纵向对称平面对称。

图2为转向系统结构示意图，转向系统由方向盘1、转向器2和转向连杆机构组成：第一摆杆3和转向器2铰接，第一连杆4两端通过球头分别和第一摆杆3、第二摆杆16铰接，第二摆杆16则通过销钉18和车架13连接，第二连杆6两端通过球头分别和第二摆杆16、第一前桥左侧转向节9a铰接，第三连杆7两端通过球头分别和第二摆杆16、第二前桥左侧转向节9c铰接。方向盘1输入的转角通过转向器2带动第一摆杆3摆动，第一摆杆3通过第一连杆4带动第二摆杆16摆动，第二摆杆16的摆动通过第二连杆6传递到第一前桥左侧转向节9a，从而带动前轮转向，第二摆杆16的摆动通过第三连杆7传递到第二前桥左侧转向节9c，从而带动后轮转向，实现了车轮的转向功能。

图3为悬架及转向节构件示意图，每个悬架包括四片斜置板簧，每片板簧一端通过螺栓和车架连接构件8连接，另一端通过螺栓和车桥连接构件15连接。车架连接构件8通过螺栓和车架13连接，车桥连接构架15和第一前桥左半轴15a固结。第一前桥左侧转向节9a通过销钉和第一前桥左半轴15a连接。该悬架结构增大了承载中心距，有利于提高整车操作稳定性，也增大了车辆整体的承载能力。

图4为半轴与车架连接的示意图，其整体结构关于车架纵向对称面m对称；半轴15一端通过第一销轴14与车架13连接，另一端则通过斜置板簧悬架结构和车架13间接连接。第一前桥或者第二前桥的左右两个半轴关于车架13纵向中心面m对称，且两个半轴呈倒V型布置，倒V型布置形式提高了车辆的通过性，同时也增加了车辆的承载能力。

图5为断开式半轴与车架连接的剖面示意图，其整体结构关于车架纵向对称面m对称；半轴15右端通过螺栓与车架13铰接，且在螺栓上安装有橡胶衬套19。橡胶衬套可以有效缓冲载荷，增加车辆的承载能力，提高车辆的乘坐舒适性。

图6为半轴与车桥连接构件的连接示意图，半轴15与车桥连接构件11固接。

图7为另一种连接形式的半轴与车桥连接构件连接示意图，其整体结构关于车架纵向对称面m对称；半轴15和断开式半轴20通过第二销轴21连接，其中半轴15长于断开式半轴20。该布置方案可以有效的减小车轮的上下跳动时半轴姿态角变化对车轮定位参数的影响。

图8是断开式半轴与车桥连接构件的另一种结构示意图，半轴15与断开式半轴20通过第二销轴21连接，断开式半轴20和车桥连接构件11固结。

图9a和图9b为本发明提供的双第一前桥结构向左转向与向右转向时的示意图。由图可知，该结构能够完美实现双第一前桥转向功能。

本发明中第一前桥两个半轴的布置方式优选方案为：第一前桥左半轴15a和第一前桥右半轴15b关于车架13纵向对称中心面对称，且其轴线在同一平面上，或左右两个半轴呈倒V型布置，第二前桥的优化布置方案和第一前桥相同。该方案不仅提高了车辆的通过性，同时也提高了车辆的承载能力。

本发明中半轴的优选连接形式为断开式：半轴分为左右两部分，即断开式半轴20和半轴15，且半轴15长于断开式半轴20，两者通过第二销轴21连接。该布置方案可以有效的减小车轮的上下跳动时半轴姿态角变化对车轮定位参数的影响。

本发明中所采用的斜置板簧悬架结构有效减小车辆在行驶过程中车轮定位参数的变化量，同时斜置板簧本质属于并联机构，保证了车辆的承载能力和可靠性，减少了轮胎的异常磨损，同时其承载中心距较大，提高整车抗侧倾能力，有利于整车操作稳定性。

本发明中所采用的悬架为半独立悬架结构，与非独立式悬架相比，半独立悬架结构避免了一侧车轮的上下跳动对另一侧车轮定位参数的影响，提高了车辆的操作稳定性和行驶平顺性。较CN104175824A和CN103963590A中所涉及的悬架结构具有更好的可靠性，更适用于工程应用。

本发明中，没有对悬架涉及到的其他部件，如螺栓、轮毂单元、制动系统等部件展开讨论，原因是这些部件没有涉及到结构的本质特征。可以根据不同车型具体的使用工况、各部件的具体尺寸等已知参数选择相关部件合适的种类和参数。

Claims (4)

1.一种采用半独立斜置板簧悬架的汽车双前桥结构，该结构包括车架(13)、第一前桥、第二前桥和转向系统；所述第一前桥包括车架两侧的半独立板簧悬架、第一前桥左半轴(15a)、第一前桥右半轴(15b)以及第一梯形转向机构；所述第二前桥包括车架两侧的半独立板簧悬架、第二前桥左半轴(15c)、第二前桥右半轴(15d)以及第二梯形转向机构；所述的第一梯形转向机构包括第一前桥左侧转向节(9a)、第一前桥右侧转向节(9b)和第四连杆(12)；所述的第二梯形转向机构包括第二前桥左侧转向节(9c)、第二前桥右侧转向节(9d)和第五连杆(17)；每个半独立板簧悬架包括板簧、车桥连接构件(11)、车轮(10)和车架连接构件(8)；半轴靠近车轮一端与车桥连接构件(11)固结，另一端通过第一销轴(14)与车架(13)连接，车架连接构件(11)固定于车架(13)上；

其特征在于：所述板簧包括四片斜置板簧，即第一片斜置板簧(5a)、第二片斜置板簧(5b)、第三片斜置板簧(5c)和第四片斜置板簧(5d)；每片斜置板簧一端与车架连接构件(8)连接，另一端与车桥连接构件(11)连接；所述第一片斜置板簧(5a)与第四片斜置板簧(5d)关于半轴(15)对称，第二片斜置板簧(5b)与第三片斜置板簧(5c)关于半轴(15)对称；第一片斜置板簧(5a)、第四片斜置板簧(5d)所确定的纵向对称中心面的交线与第二片斜置板簧(5b)、第三片斜置板簧(5c)所确定的纵向对称中心面的交线彼此平行或者共线；第一片斜置板簧(5a)与第四片斜置板簧(5d)所确定的纵向对称中心面的夹角范围为60°～120°，第二片斜置板簧(5b)与第三片斜置板簧(5c)所确定的纵向对称中心面的夹角范围为60°～120°。

2.按照权利要求1所述的一种采用半独立斜置板簧的汽车双前桥结构，其特征在于：第一片斜置板簧(5a)与第四片斜置板簧(5d)所确定的纵向对称中心面的夹角为90°，第二片斜置板簧(5b)与第三片斜置板簧(5c)所确定的纵向对称中心面的夹角为90°。

3.按照权利要求1或2所述的一种采用半独立斜置板簧的汽车双前桥结构，其特征在于：第一前桥左半轴(15a)与车架(13)的铰接点位置和第一前桥右半轴(15b)与车架(13)的铰接点位置关于车架纵向对称中心面对称，第二前桥左半轴(15c)与车架(13)的铰接点位置和第二前桥右半轴(15d)与车架(13)的铰接点位置关于车架的纵向对称平面对称。

4.按照权利要求1或2所述的一种采用半独立斜置板簧的汽车双前桥结构，其特征在于：半轴(15)通过销轴与断开式半轴(20)连接，断开式半轴(20)与车桥连接构件(11)固结。